吊环实物疲劳试验及优化

在力学性能和工艺性能试验的基础上，将试验各钢种分别锻制成YH-50t单臂吊环，进行实物疲劳试验。试验包括两方面的内容：一是对比各钢种吊环的疲劳寿命，二是试验吊环表面状态对疲劳寿命的影响。

试验吊环20SiMn2MoVA是用大冶钢厂86-318炉φ150mm圆钢锻成。20Cr2Ni4A为本溪钢厂Q515炉φ250mm圆钢锻成。40CrNiMo是大冶钢厂生产φ250mm圆钢锻成，炉号Q2^T-24。4140是长城钢厂一分厂按AISI 4140标准冶炼的φ120mm圆钢锻成，炉号28-897。35CrMo也是φ250mm圆钢锻成，炉号不清。各钢种化学成分见表9。吊环热处理后力学性能列表10。

表9 试验吊环的化学成分 （%）

表10 试验吊环热处理后力学性能

4.3.1 各钢种吊环实物疲劳寿命对比试验

吊环实物疲劳试验在一机部郑州机械研究所NDM200t脉动疲劳试验机上进行，试验频率为300次/min，脉冲幅度2mm。试验负荷根据50t吊环单根的最大工作负荷和出厂时的预拉负载选为25t/1.7t和37.5t/4t，考虑到吊环几何形状的不规则性和截面尺寸的分散性，我们对试验吊环危险截面处的应力均进行了标定。试验现场如图15所示，试验结果列于表11、表12和表13。试验中，我们还在吊环各危险截面处贴应变片，用电测的方法监测吊环的疲劳无裂纹寿命N_i，结果也列于表中。

图15 吊环疲劳试验现场

表11 P_max/P_min=25t/1.7t负荷下的吊环试验结果

①为保证危险截面最大应力值与其他钢种接近，适当降低了疲劳负荷。

②

表12 P_max/P_min=37.5t/4t负荷下的吊环试验结果

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①为保证危险截面最大应力值与其他钢种接近，适当降低了疲劳负荷。

②

③先经25^t/1.7^t15×10⁶次疲劳损伤。

表13 20SiMn2MoVA与20Cr2Ni4A变载试验结果

①为保证危险截面最大应力值与其他钢种接近，适当降低了疲劳负荷。

②25^t/1.7^t1.5×10⁶未断加载到30^t/2^t。

③20^t/1.7^t1.0×10⁶未断加载到25^t/1.7^t。

4.3.2 表面质量对吊环疲劳寿命影响的试验

吊环表面缺陷主要有脱碳、锻造裂纹和锻造折叠，在这次工作中，我们做了三种情况的处理：①吊环危险截面有脱碳层。②吊环危险截面有折叠。③吊环危险截面处有横向裂纹。但将裂纹打磨掉。各种状况疲劳试验结果列于表14。

表14 吊环表面质量对疲劳寿命的影响

（续）

注：试验吊环材料为20SiMn2MoVA。